Основні процеси життєдіяльності клітини

Клітина - елементарна одиниця всіх організмів. Від її стану залежить ступінь активності, здатність пристосовуватися до умов середовища. Процеси життєдіяльності клітини підпорядковані певним закономірностям. Ступінь активності протікання кожного з них залежить від фази життєвого циклу. Всього їх виділяють дві: интерфаза і ділення (фаза М). Перша займає час між освітою клітини і її загибеллю або поділом. У період інтерфази активно протікають практично всі основні процеси життєдіяльності клітини: харчування, дихання, ріст, подразливість, рух. Розмноження клітини здійснюється тільки на фазі М.

Періоди інтерфази

Час клітинного росту між поділами поділяється на кілька етапів:

• пресинтетичний, або фаза G-1, - початковий період: синтез матричної РНК, білків і деяких інших клітинних елементів;
• синтетичний, або фаза S: подвоєння ДНК
• постсинтетичний, або фаза G-2: підготовка до мітозу.

Крім того, деякі клітини після диференціації перестають ділитися. В їх интерфазе відсутня період G-1. Вони знаходяться в так званій фазі спокою (G-0).

Обмін речовин

Як вже було сказано, процеси життєдіяльності живої клітини здебільшого протікають у період інтерфази. Основним з них вважається обмін речовин. Завдяки йому протікають не тільки різні внутрішні реакції, але і міжклітинні процеси, що зв`язують окремі структури в цілий організм.

Обміну речовин властива певна схема. Процеси життєдіяльності клітини в чому залежать від її дотримання, відсутності яких би то не було порушень в ній. Речовини, перш ніж вплинути на внутрішньоклітинну середу, повинні проникнути крізь мембрану. Потім вони піддаються певної переробці в процесі харчування або дихання. На наступному етапі утворилися продукти переробки використовуються для синтезу нових елементів або перетворення наявних структур. Решта після всіх перетворень продукти обміну, які шкідливі для клітини або просто не потрібні їй, видаляються у зовнішнє середовище.

Асиміляція і дисиміляція

Регуляцією послідовної зміни перетворень одних речовин в інші займаються ферменти. Вони сприяють швидшому перебігові певних процесів, тобто виступають в якості каталізаторів. Кожен такий «прискорювач» впливає лише на конкретне перетворення, направляючи перебіг процесу в одну сторону. Новостворені речовини далі піддаються впливу інших ферментів, що сприяють подальшому їх перетворенню.

При цьому всі процеси життєдіяльності клітини так чи інакше пов`язані з двома протилежними тенденціями: асиміляцією і диссимиляцией. Для обміну речовин їх взаємодію, баланс або деяке протистояння є основою. Різноманітні речовини, що надійшли ззовні, перетворюються під дією ферментів у звичні і необхідні для клітини. Ці синтетичні перетворення і називаються асиміляцією. При цьому для подібних реакцій необхідна енергія. Її джерелом є процеси дисиміляції, або руйнування. Розпад речовини супроводжується виділенням енергії, необхідної для того, щоб могли протікати основні процеси життєдіяльності клітини. Дисиміляція також сприяє утворенню більш простих речовин, які потім використовуються для нового синтезу. Частина продуктів розпаду при цьому виводиться.

Процеси життєдіяльності клітини пов`язані часто з балансом синтезу і розпаду. Так, зростання можливе тільки при переважанні асиміляції над диссимиляцией. Цікаво, що нескінченно зростати клітина не може: в ній закладені певні межі, після досягнення яких зростання зупиняється.

Проникнення

Транспортування речовин з навколишнього середовища в клітку здійснюється пасивно і активно. У першому випадку перенесення стає можливим завдяки дифузії і осмосу. Активна транспортування супроводжується витратою енергії і часто відбувається всупереч зазначеним процесам. Таким чином, наприклад, проникають іони калію. Вони нагнітаються в клітку, навіть якщо їх концентрація в цитоплазмі перевищує її рівень у зовнішньому середовищі.

Характеристики речовин впливають на ступінь проникності для них клітинної мембрани. Так, органічні речовини потрапляють в цитоплазму легше, ніж неорганічні. Для проникності має значення і розмір молекул. Також властивості мембрани залежать від фізіологічного стану клітини і таких особливостей навколишнього середовища, як температура і освітленість.

Харчування

У вступі речовин з навколишнього середовища беруть участь досить добре вивчені процеси життєдіяльності: дихання клітини і її живлення. Останнє здійснюється за допомогою піноцитозу і фагоцитозу.Механізм обох процесів схожий, але під час пиноцитоза захоплюються менш великі і щільні частинки. Молекули поглинається речовини адсорбуються мембраною, захоплюються спеціальними виростами і занурюються разом з ними всередину клітини. В результаті утворюється канал, а потім виникають бульбашки з мембрани, що містять харчові частинки. Поступово вони звільняються від оболонки. Далі частинки піддаються впливу дуже близьких до травленню процесів. Після низки перетворень речовини розщеплюються на більш прості і використовуються для синтезу елементів, необхідних клітині. При цьому частина утворилися речовин виводиться в навколишнє середовище, оскільки не підлягає подальшій переробці або використанню.

Дихання

Харчування - не єдиний процес, що сприяє появі в клітці необхідних елементів. Дихання за своєю суттю з ним дуже схоже. Воно являє собою ряд послідовних перетворень вуглеводів, ліпідів і амінокислот, в результаті яких виникають нові речовини: вуглекислий газ і вода. Найважливіша частина процесу полягає в утворенні енергії, яка запасається клітиною у вигляді АТФ і деяких інших з`єднань.

За участю кисню

Процеси життєдіяльності клітини людини, як і багатьох інших організмів, немислимі без аеробного дихання. Головним речовиною, необхідним для нього, є кисень. Звільнення такої необхідної енергії, а також утворення нових речовин відбувається в результаті окислення.

Процес дихання ділиться на дві стадії:

• гліколіз-

• кисневий етап.

Гліколіз - це розщеплення глюкози в цитоплазмі клітини під дією ферментів без участі кисню. Він являє собою одинадцять послідовно змінюють один одного реакцій. В результаті з однієї молекули глюкози утворюються дві молекули АТФ. Продукти розпаду при цьому потрапляють в мітохондрії, де починається кисневий етап. В результаті ще кількох реакцій утворюються вуглекислий газ, додаткові молекули АТФ і атоми водню. В цілому клітина отримує з однієї молекули глюкози 38 молекул АТФ. Саме через великої кількості енергії, що запасається аеробне дихання і вважається більш ефективним.

Анаеробне дихання

Для бактерій властивий інший тип дихання. Вони замість кисню використовують сульфати, нітрати та інше. Такий тип дихання менш ефективний, проте він відіграє величезну роль у круговороті речовин в природі. Завдяки анаеробним організмам здійснюється біогеохімічний цикл сірки, азоту та натрію. В цілому процеси протікають аналогічно кисневого подиху. Після закінчення гліколізу утворилися речовини вступають в реакцію бродіння, результатом якого може стати етиловий спирт або молочна кислота.

Подразливість

Клітка постійно взаємодіє з навколишнім середовищем. Відповідь на вплив різних зовнішніх факторів називається подразливістю. Вона виражається в переході клітини в збудливі стан і виникненні реакції. Тип відповіді на зовнішній вплив відрізняється в залежності від функціональних особливостей. М`язові клітини відповідають скороченням, клітини залоз - виділенням секрету, а нейрони - генерацією нервового імпульсу. Саме подразливість лежить в основі багатьох фізіологічних процесів. Завдяки їй, наприклад, здійснюється нервова регуляція: нейрони здатні передавати збудження не тільки аналогічним клітинам, але і елементам інших тканин.

Поділ

Таким чином, існує певна циклічна схема. Процеси життєдіяльності клітини в ній повторюються під час всього періоду інтерфази і завершуються або загибеллю клітини, або її поділом. Самовідтворення є запорукою збереження життя в цілому після зникнення конкретного організму. Під час росту клітини асиміляція перевищує дисиміляцію, обсяг зростає швидше, ніж поверхня. В результаті процеси життєдіяльності клітини загальмовуються, починаються глибокі перетворення, по завершенні яких існування клітини стає неможливим, вона переходить до поділу. По закінченні процесу формуються нові клітини зі збільшеним потенціалом і обміном речовин.

Не можна сказати, які процеси життєдіяльності клітини відіграють найважливішу роль. Всі вони взаємопов`язані і безглузді у відриві один від одного. Тонкий і налагоджений механізм роботи, існуючої в клітці, черговий раз нагадує про мудрість і грандіозності природи.